单轴转向架及铁路养路机械设备的制作方法

本申请涉及铁路养护技术领域，具体地，涉及一种单轴转向架及铁路养路机械设备。

背景技术：

我国铁路通车里程位居全球前列，日益繁忙的铁路运输线路需要日常维护和定期检修。铁路养路机械的广泛运用大大提高了铁路线路维护和检修的效率和质量，为火车的平稳、安全运行奠定基础。铁路养路机械主要用于维护和改善铁路路基状态以及火车与轨道的轮轨关系，是铁路工务机械系统的关键设备。养路机械是安装在转向架上的，转向架是铁路养路机械走行系统的重要组成部分。转向架起着承载、牵引、走行和制动等重要作用，是决定养路机械运行安全及动力学性能最为关键的组成部分。传统的养路机械的转向架是双轴转向架，即每个转向架具有两个轮对，每个轮对的两个车轮压装在一个轮轴上。养路机械的双轴转向架，一方面结构及自重较大，另一方面曲线通过能力差。

因此，转向架的结构及自重大，且曲线通过能力差，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种用于单轴转向架及铁路养路机械设备，以解决单轴转向架的结构及自重大，且曲线通过能力差的技术问题。

本申请实施例提供了一种单轴转向架，包括：

单个轮对，所述轮对的两个车轮压装在同一根轮轴上，且所述轮轴的两端分别凸出于两个所述车轮；

两个轴箱，分别套装在所述轮轴的两端且位于所述车轮之外；

一系悬挂装置，固定在两个所述轴箱之上；

日字形构架，所述构架包括两个平行的侧梁，两个平行的横梁和一个中间纵梁，所述侧梁和所述横梁围成封闭的框架，所述中间纵梁平行设置在两个所述侧梁之间且所述中间纵梁的两端分别与两个所述横梁固定；两个所述侧梁分别坐落连接在两个所述一系悬挂装置之上；

其中，所述中间纵梁用于加强所述构架的强度及提供安装接口。

本申请实施例还提供以下技术方案：

一种铁路养路机械设备，包括上述单轴转向架。

本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

轮对的数量是单个，即是单轴转向架。两个轴箱分别套装在轮轴的两端且位于车轮之外，即轴箱采用轴箱外置的方式。构架采用日字形结构，侧梁和横梁围成了封闭的框架，保证了构架结构的强度，同时，中间纵梁是平行设置在两个侧梁之间的，且中间纵梁的两端分别与横梁固定，进一步加强了构架的强度，这样，作为单轴转向架安装基础的构架的强度较大。由于一系悬挂装置固定在两个轴箱之上，而两个所述侧梁分别坐落连接在两个所述一系悬挂装置之上，构架在轮轴的长度方向的尺寸是较大的，使得构架在轮轴的长度方向的安装空间较大，为安装单轴转向架的其他装置提供了足够的安装空间，进而使得日字形构架在垂直于轮轴的长度方向的尺寸能够较小。与传统的双轴转向架相比，轮对的数量减少了，重量减少了；日字形构架在垂直于轮轴的长度方向的尺寸较小，进而使得单轴转向架的在沿轨道方向的结构较小，同时曲线通过能力较高。因此，本申请实施例的单轴转向架结构及自重较小，且曲线通过能力较高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例的一种单轴转向架的示意图；

图2为图1所示的单轴转向架的构架的示意图；

图3为图1所示的单轴转向架的二系悬挂装置及减振器的安装示意图；

图4为图1所示的单轴转向架的轮对的示意图；

图5为图1所示的单轴转向架的轴箱和锥形橡胶弹簧的安装示意图；

图6为图1所示的单轴转向架的车轴，齿轮箱和电机的安装示意图；

图7为图1所示的单轴转向架的牵引装置安装座和牵引杆的安装示意图；

图8为图1所示的单轴转向架的基础制动装置的示意图。

附图标记说明：

1轮对，11车轮，12轮轴，

2轴箱，

3日字形构架，31侧梁，311锥弹簧安装座，312二系弹簧安装座，

313垂向减振器安装座，314横向减振器安装座，315抗蛇形装置安装座，

32中间纵梁，321中间纵梁加强筋，

33横梁，331制动安装座，332平衡杆装置安装座，

41横向止挡安装座，42牵引装置安装座，43电机安装座，

44齿轮箱抗扭吊杆的安装座，

5牵引装置，

61锥形橡胶弹簧，62二系钢弹簧，

71二系垂向减振器，72二系横向减振器，73平衡杆装置，74抗蛇形装置，

81电机，82联轴节，83齿轮箱，

9基础制动装置，闸瓦91，92闸瓦托，93闸瓦托吊，94制动器。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1为本申请实施例的一种单轴转向架的示意图；图2为图1所示的单轴转向架的构架的示意图；图3为图1所示的单轴转向架的二系悬挂装置及减振器的安装示意图；图4为图1所示的单轴转向架的轮对的示意图。

如图1，图2，图3和图4所示，本申请实施例的单轴转向架，包括：

单个轮对1，所述轮对的两个车轮11压装在同一根轮轴12上，且所述轮轴12的两端分别凸出于两个所述车轮11；

两个轴箱2，分别套装在所述轮轴12的两端且位于所述车轮之外；

一系悬挂装置，固定在两个所述轴箱2之上；

日字形构架3，所述构架包括两个平行的侧梁31，两个平行的横梁33和一个中间纵梁32，所述侧梁31和所述横梁33围成封闭的框架，所述中间纵梁32平行设置在两个所述侧梁31之间且所述中间纵梁32的两端分别与两个所述横梁33固定；两个所述侧梁31分别坐落连接在两个所述一系悬挂装置之上；

其中，所述中间纵梁32用于加强所述构架的强度及提供安装接口。

本申请实施例的单轴转向架，轮对的数量是单个，即是单轴转向架。两个轴箱分别套装在轮轴的两端且位于车轮之外，即轴箱采用轴箱外置的方式。构架采用日字形结构，侧梁和横梁围成了封闭的框架，保证了构架结构的强度，同时，中间纵梁是平行设置在两个侧梁之间的，且中间纵梁的两端分别与横梁固定，进一步加强了构架的强度，这样，作为单轴转向架安装基础的构架的强度较大。由于一系悬挂装置固定在两个轴箱之上，而两个所述侧梁分别坐落连接在两个所述一系悬挂装置之上，构架在轮轴的长度方向的尺寸是较大的，使得构架在轮轴的长度方向的安装空间较大，为安装单轴转向架的其他装置提供了足够的安装空间，进而使得日字形构架在垂直于轮轴的长度方向的尺寸能够较小。与传统的双轴转向架相比，轮对的数量减少了，重量减少了；日字形构架在垂直于轮轴的长度方向的尺寸较小，进而使得单轴转向架的在沿轨道方向的结构较小，同时曲线通过能力较高。因此，本申请实施例的单轴转向架结构及自重较小，且曲线通过能力较高。

具体的，单轴转向架能够适用于，铁路养路机械设备，尤其适用于铁路大型养路机械设备，还能适用于其他轨道车辆。构架采用日字形构架的原因在于铁路养路机械设备或其他轨道车辆是安装在预设数量的单轴转向架之上的，这些单轴转向架承载了整个铁路养路机械设备或其他轨道车辆的全部重量。由于铁路养路机械设备或其他轨道车辆的重量是很大的，就导致每个单轴转向架承载的重量也是很大的。

具体的，构架采用全焊接日字形构架。整个单轴转向架的各个零部件都是安装在日字形构架之上的，根据铁路养路机械设备或其他轨道车辆整车的设计要求合理布置各个零部件的安装位置，便于单轴转向架的装配，更换和维修。

需要说明的是，用于单轴转向架，在用于铁路养路机械设备时，在铁路养路机械设备尚未工作时，单轴转向架要承载整个铁路养路机械设备及所载工作人员和物料的重量，而在铁路养路机械设备工作时，会对单轴转向架产生巨大的作用力，因此，对单轴转向架的整体强度会有更高的要求。因此，本申请实施例的单轴转向架采用强度更高的日字形构架。

实施中，如图2和图3所示，所述横梁33是中部低两端高的凹形箱体结构，所述侧梁31是平板形箱体结构，且所述横梁33两端的顶面与所述侧梁31的顶面相平；

其中，所述横梁33的中部用于提供安装接口。

箱体结构的横梁和侧梁的强度较高，重量又较小，使得构架及单轴转向架的重量较小。构架的侧梁和横梁中，仅有横梁的中部是向下凹的形状，这个下凹的横梁的中部用于提供安装接口，为构架所安装装置提供位置较低的安装接口，实现单轴转向架所安装的各个装置之间的配合。侧梁采用中部和两端相平的平板形箱体结构，这样，能够将侧梁所承载的力的作用更好的分散到整个侧梁之上。

实施中，如图1，图2和图3所示，所述中间纵梁32的两端分别固定在两个所述横梁33的中部顶面位置；

所述中间纵梁32向上拱起且所述中间纵梁32高于所述侧梁31，使得所述中间纵梁32之下，两个所述侧梁31和两个所述横梁33之间形成安装空间。

这样，中间纵梁拱起的方式，使得所述中间纵梁之下，两个所述侧梁和两个所述横梁之间的安装空间较大，为安装单轴转向架的其他装置提供了空间。

实施中，如图2所示，所述中间纵梁32和所述横梁33固定的位置为所述横梁的中间位置，所述中间纵梁32的中部设置有横向止挡安装座41，且所述横向止挡安装座41与所述轮对的轮轴处于同一竖直平面。

横向止挡用于限制车体在通过曲线轨道时，限制车体相对于单轴转向架的横向位移，即沿轮轴的长度方向的位移。横向止挡是位于整个构架的中心位置的，在通过曲线轨道时能够在横向方向的两个方向进行均衡的限制。横向止挡位置设置在中间纵梁中部，且与轮轴处于同一竖直平面，是因为车架对应位置可以设置限位座，且与横向止挡设置有一定的间隙，避免单轴转向架与车架有过大的转动角度，影响整车的稳定性。

实施中，如图2所示，所述构架还包括中间纵梁加强筋321；

所述中间纵梁加强筋321设置在所述中间纵梁32和所述横梁33朝向所述侧梁31的夹角处，以加强所述中间纵梁和所述横梁之间的固定。

中间纵梁加强筋设置在中间纵梁和横梁朝向侧梁的夹角处，使得中间纵梁在受到横向止挡施加沿中间纵梁的宽度方向的作用力时，中间纵梁和横梁之间的固定保持稳定。

实施中，如图1和图2所示，所述构架还包括牵引装置安装座42，所述牵引装置安装座42设置在所述横梁33的中部的底部，且与所述中间纵梁和横梁固定的位置相背；

图7为图1所示的单轴转向架的牵引装置安装座和牵引杆的安装示意图。如图7所示，所述单轴转向架还包括牵引装置5，所述牵引装置5的一端与所述牵引装置安装座42铰接，所述牵引装置5的另一端用于与车体铰接连接。

这样，横梁的中部在整个构架中，是处于较低的位置的，低于侧梁，也低于横梁的两端；而牵引装置是连接在横梁的中部的底部的，即牵引装置采用了低位安装的方式，有利于提高车体的黏着利用率，并实现单轴转向架和车体纵向力的传递。

具体的，牵引装置为单拉杆结构，所述牵引装置包括牵引杆和连接在所述牵引杆两端的两个橡胶关节；即牵引装置采用了低位单拉杆结构；

所述牵引杆的一端通过橡胶关节与所述牵引装置安装座铰接连接，所述牵引杆的另一端用于通过橡胶关节与车体铰接连接。

牵引杆连接单轴转向架和车体，用来传递牵引力和制动力，两端的橡胶关节用来适应单轴转向架与和车体之间的各向运动，能有效保证单轴转向架与和车体之间的各向运动，能顺利通过小曲线半径曲线轨道，防止牵引杆干涉憋劲。单拉杆结构的牵引装置对单轴转向架垂向和横向性能的影响很小，但是能够提供纵向刚度，有效的实现二系悬挂装置的三向解耦。

图5为图1所示的单轴转向架的轴箱和锥形橡胶弹簧的安装示意图。实施中，如图1，图4和图5所示，所述轴箱2套装在所述轮轴12处，所述一系悬挂装置包括四个锥形橡胶弹簧61；

每个所述侧梁的底部设置有两个锥弹簧安装座311，两个所述锥弹簧安装座311以所述轮对的轮轴所在的竖直平面为对称平面对称设置；

其中，所述锥形橡胶弹簧61的底端固定在所述轴箱的两侧，所述锥形橡胶弹簧61的顶端与所述锥弹簧安装座311固定，使得四个所述锥形橡胶弹簧相对于所述轮对的轮轴所在的竖直平面对称设置。

四个所述锥形橡胶弹簧相对于所述轮对的轮轴所在的竖直平面对称设置，轮对受到的力的作用较为均衡，能够较好地保持构架的平衡。一系悬挂装置采用锥形橡胶弹簧，这样，锥形橡胶弹簧和轴箱相配合的方式，实现了轮对和单轴转向架的构架之间垂向、纵向及横向三个方向的作用力传递，对单轴转向架起到了减振的作用，平稳性指标较高。

具体的，轴箱可以根据需要设置接地装置和速度传感器。

实施中，如图1和图3所示，所述二系悬挂装置还包括四个二系钢弹簧62；

每个所述侧梁的顶部设置有两个二系弹簧安装座312，两个所述二系弹簧安装座312以所述轮对的轮轴所在的竖直平面为对称平面对称设置；

所述二系钢弹簧62的底端连接在所述二系弹簧安装座312处，使得两个所述二系钢弹簧相对于所述轮对的轮轴所在的竖直平面对称设置，所述二系钢弹簧312的顶端用于与车体固定。

四个所述二系钢弹簧相对于所述轮对的轮轴所在的竖直平面对称设置，构架受到的车体施加的力的作用较为均衡，能够较好地保持构架的平衡。二系钢弹簧提供垂向、横向、纵向三个方向的刚度，具有传递垂向力和横向力的功能。

具体的，安装于同一侧梁的锥形橡胶弹簧和所述二系钢弹簧位于同一竖直平面内；

所述二系钢弹簧到所述轮对的轮轴所在的竖直平面的距离小于所述锥形橡胶弹簧到所述轮对的轮轴所在的竖直平面的距离。

同一侧梁的锥形橡胶弹簧和二系钢弹簧在同一竖直平面传递垂向力，侧梁的受力相对较为均衡，能够较好地保持构架的平衡。一系的橡胶弹簧位置是由轴箱位置所确定，且处于构架侧梁的中心平面位置，二系钢弹簧也是设置在构架侧梁的中心平面位置，必然处于同一个平面上。且一系的橡胶弹簧和二系钢弹簧的相对位置之间的距离，一系的橡胶弹簧是由轴箱所确定，二系没有特别的要求。只是尽量靠拢一点，也受构架上空间位置的限制。

具体的，所述锥形橡胶弹簧垂向刚度大于所述二系钢弹簧垂向刚度。

即在竖直方向上，一系硬二系软，这样一硬一软的二级悬挂系统能够有效缓冲和衰减整车运行时的冲击和振动，调整合适的悬挂参数保证整车具有良好的运行稳定性和舒适性。

实施中，如图1，图2和图3所示，所述侧梁的内侧靠近第一横梁的位置设置有垂向减振器安装座313，且两个所述垂向减振器安装座313以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置；

所述二系悬挂装置还包括两个二系垂向减振器71，每个所述二系垂向减振器71的下端与所述垂向减振器安装座313铰接连接，所述二系垂向减振器71的上端用于与车体铰接连接，以实现两个所述二系垂向减振器以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置。即二系垂向减振器竖向安装在侧梁的内侧；

其中，所述第一横梁与设置有牵引装置安装座的横梁相对。

二系垂向减振器能够吸收振动能量并转化为热能散发出去，衰减单轴转向架和车体的之间的垂向振动，维持构架平衡，提高车体在运行过程中平稳性和舒适性。两个所述二系垂向减振器以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置的方式，使得垂向振动的衰减较为均衡，有利于维持构架平衡。

实施中，如图1，图2和图3所示，每个所述侧梁的顶部靠近第二横梁的位置设置有横向减振器安装座314；且两个所述横向减振器安装座314以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置；

所述二系悬挂装置还包括两个二系横向减振器72，所述二系横向减振器72的一端与所述横向减振器安装座314铰接连接，另一端用于与车体铰接连接，以实现两个所述二系横向减振器减振器以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置；即每个横向减振器横向安装在侧梁的顶部；

其中，所述第二横梁是设置有牵引装置安装座的横梁。

二系横向减振器能够吸收振动能量并转化为热能散发出去，衰减单轴转向架和车体之间的横向振动，维持构架平衡，提高在运行过程中平稳性和舒适性。两个所述二系横向减振器以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置的方式，使得横向振动的衰减较为均衡，有利于维持构架平衡。

图6为图1所示的单轴转向架的车轴，齿轮箱和电机的安装示意图。实施中，如图2所示，所述构架还包括电机安装座43和齿轮箱抗扭吊杆的安装座44，所述电机安装座43和所述齿轮箱抗扭吊杆的安装座44固定在第一横梁中部的内侧且分别位于在所述中间纵梁的两侧；

如图6所示，所述单轴转向架还包括驱动装置，所述驱动装置包括电机81，联轴节82和齿轮箱83，所述联轴节82连接所述电机81和所述齿轮箱83实现传动；

其中，所述电机81与所述电机安装座43安装，所述齿轮箱83套装在所述轮轴12外周面，所述齿轮箱83和所述齿轮箱抗扭吊杆的安装座44之间通过拉杆的两端分别通过橡胶节点铰接连接。

构架的侧梁和横梁中，仅有横梁的中部向下凹的形状，这个下凹的横梁的中部的内侧安装驱动装置，使得驱动装置整体是低位安装，便于与轮轴配合，也使得整个单轴转向架的重心能够控制的较低，从而单轴转向架的稳定性较高。电机采用架悬方式连接在电机安装座处，齿轮箱和所述齿轮箱抗扭吊杆的安装座之间柔性铰接，不仅实现了驱动装置的安装，而且单轴转向架的横向稳定性较高。

实施中，如图1和图2所示，所述构架还包括两个制动安装座331；所述制动安装座331固定在所述第二横梁的底部，且两个所述制动安装座331以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置；

所述单轴转向架还包括基础制动装置9，所述基础制动装置9安装在所述制动安装座331处，对所述轮对的车轮实施制动。

这样，实现了基础制动装置的安装。

图8为图1所示的单轴转向架的基础制动装置的示意图。具体的，如图8所示，基础制动装置采用踏面制动单元，包括由闸瓦91，闸瓦托92，闸瓦托吊93，制动器94等，基础制动装置整体安装在第二横梁底部的制动安装座，安装位置便于检查和维护。

实施中，如图2所示，所述构架还包括两个平衡杆装置安装座332，两个所述平衡杆装置安装座332分别位于两个横梁的外侧且以所述轮轴所在的竖直平面为对称平面对称设置；其中一个所述平衡杆装置安装座位于所述横梁和所述齿轮箱抗扭吊杆的安装座之间，且偏置在中间侧梁一侧，如图2所示；

如图1所示，所述单轴转向架还包括平衡杆装置73，所述平衡杆装置73包括顺序铰接连接的拉压杆，拐臂和扭杆；其中，所述扭杆与所述平衡杆装置安装座铰接连接，所述拉压杆的下端与所述拐臂铰接连接，所述拉压杆的上端另一端用于与车体铰接连接。

单轴转向架和车体之间在纵向方向设有平衡杆装置，以缓解单轴转向架启动，制动时的纵向点头运动。本申请的单轴转向架，增设了平衡杆装置，能够在单轴转向架启动和制动时，限制单轴转向架的点头运动，提高了单轴转向架的安全性和舒适性。

实施中，如图2所示，每个所述侧梁的底部靠近所述第一横梁的位置设置有抗蛇形装置安装座315，且所述抗蛇形装置安装座315从所述侧梁的外侧伸出，两个所述抗蛇形装置安装座315以所述中间纵梁所在的竖直平面为对称平面对称设置；

如图1所示，所述单轴转向架还包括两个抗蛇形装置74，所述抗蛇形装置的一端与所述抗蛇形装置安装座315铰接连接，另一端用于用于与车体铰接连接。

抗蛇形装置能够吸收振动能量并转化为热能散发出去，起到衰减振动的作用；当单轴转向架与车体相对转动摇头时，二系横向减振器还能衰减单轴转向架的摇头运动，与抗蛇形装置一起，起到抗蛇行减振的作用，提高整车的运行速度，提高单轴转向架的安全性和舒适性。

实施例二

本申请实施例二的铁路养路机械设备，包括上述实施例一的单轴转向架。

在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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